机械控制工程基础综合实验台的制作方法

1.本实用新型属于教学仪器技术领域，特别是涉及一种机械控制工程基础综合实验台。


背景技术：

2.《机械控制工程基础》是机械类与近机类专业的重要专业基础课。该课程主要研究自动控制理论的基本原理及其在机械工程中的应用，其中实验教学起着非常重要的作用。
3.随着本次新冠肺炎疫情的暴发，线上教学资源的建设显得愈发重要，尤其是对本门课程的线上实验教学资源提出了很高的要求。目前控制类线上实验一般基于matlab中的simulink模块进行的各类传递函数的仿真，来验证教学中所涉及的数学模型的建立，时域、频域性能的分析，系统稳定性的判定，以及系统性能的校正，但是这类仿真实验内容非常抽象，是建立在已知系统传递函数这一数学模型的基础上，非常不利于学生对于控制系统本质问题的分析，尤其是本课程研究的对象是机械系统的控制方法，传统的matlab仿真实验无法满足学生对机械系统建模过程的学习与理解。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供了一种机械控制工程基础综合实验台。
5.为了达到上述目的，本实用新型提供的机械控制工程基础综合实验台包括控制器、电磁线圈、振荡系统、直线导轨、标尺、激光发射接收器和底板；其中，底板水平设置；电磁线圈设置在底板的表面一侧；振荡系统包括铁磁质量块、弹簧、直线导轨和基座；基座设置在底板的表面另一侧；直线导轨沿横向安装在基座的顶面上，并且与电磁线圈的位置相对应；铁磁质量块以滑动的方式安装在直线导轨的中部；弹簧的一端与铁磁质量块相连，另一端连接在基座的外端上；激光发射接收器与标尺的下端分别设置在位于基座中部前后侧的底板上；控制器安装在底板上，并且分别与电磁线圈和激光发射接收器电连接。
6.所述的控制器采用stm32单片机，型号为stm32f103zet6。
7.所述的机械控制工程基础综合实验台还包括与控制器电连接的上位机。
8.所述的弹簧采用线圈弹簧。
9.本实用新型提供的机械控制工程基础综合实验台具有如下有益效果：
10.以典型的弹簧
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质量
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阻尼振荡系统作为研究对象，可提高学生对控制理论的学习兴趣。更加贴合机械控制领域的研究背景，可以有效地应用于自动控制原理的经典实验教学当中，提高学生的认知能力，使其理解实验数据与实际模型之间的联系，有利于学生进一步理解课程内容的实际意义，有效提高学生的学习效率和对学习知识的应用能力。
附图说明
11.图1为本实用新型提供的机械控制工程基础综合实验台结构立体图。
具体实施方式
12.下面结合附图和具体实施例对本实用新型提供的机械控制工程基础综合实验台进行详细说明。
13.如图1所示，本实用新型提供的机械控制工程基础综合实验台包括控制器1、电磁线圈2、振荡系统、直线导轨5、标尺6、激光发射接收器7和底板8；其中，底板8水平设置；电磁线圈2设置在底板8的表面一侧；振荡系统包括铁磁质量块3、弹簧4、直线导轨5和基座9；基座9设置在底板8的表面另一侧；直线导轨5沿横向安装在基座9的顶面上，并且与电磁线圈2的位置相对应；铁磁质量块3以滑动的方式安装在直线导轨5的中部；弹簧4的一端与铁磁质量块3相连，另一端连接在基座9的外端上；激光发射接收器7与标尺6的下端分别设置在位于基座9中部前后侧的底板8上；控制器1安装在底板8上，并且分别与电磁线圈2和激光发射接收器7电连接。
14.所述的控制器1采用stm32单片机，型号为stm32f103zet6。
15.所述的机械控制工程基础综合实验台还包括与控制器1电连接的上位机。
16.所述的弹簧4采用线圈弹簧。
17.现将本实用新型提供的机械控制工程基础综合实验台的工作原理阐述如下：
18.首先由实验人员在上位机上设定好实验所需施加的作用力，例如阶跃输入、正弦输入等，然后输入工作指令。由上位机1通过控制器1给电磁线圈2提供大小、方向不同的电流；该电流流经电磁线圈2后将产生相应的电磁力，由此实现相应作用力的输出。当该作用力作用于铁磁质量块3后，铁磁质量块3将在该作用力和弹簧4的共同作用下沿直线导轨5进行往复运动。在此过程中，可利用激光发射接收器7中的激光发射器向铁磁质量块3发射红色激光束，该激光束经铁磁质量块3的表面反射后由激光发射接收器7中的激光接收器接收，然后根据激光束的发射和接收时间差计算出铁磁质量块3的振荡频率，该振荡频率将在上位机的显示器上实时进行显示，从而可获得实验的原始数据。与此同时，可利用标尺6上的刻度获得铁磁质量块3的最大位移。